Tema 12. Fisiología Animal &...

Germán Tenorio

Biología NS-Diploma BI

Tema 12. Fisiología Animal & Humana

12.1. Defensa contra enfermedades infecciosas I

Idea Fundamental: El cuerpohumano tienen estructuras y procesosque resisten la amenaza continua deuna invasión por patógenos.

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/veterinaria/2003897/index.html

Concepto de infección y de enfermedad infecciosaDP/PAU

Enfermedades

Infecciosas: Causadas por un organismo o virus

(gripe, SIDA, tuberculosis, dermatitis, etc.).

No infecciosas: No causadas por un organismo o virus

(cáncer, jaqueca, ceguera, etc.).

Patógeno: Organismo o virus causante de una enfermedad.

Infección: Crecimiento de microorganismos en el hospedador.

Enfermedad infecciosa: Cualquier daño producido en un organismopor la presencia de un agente patógeno o de sus productos, que impideque una parte de él, o en su totalidad, desempeñe sus funcionesnormales.

Bacterias (Salmonella) Protozoos (malaria) Virus (VIH)

Tipos de patógenosDP/PAU

Hongos (Pie de atleta) Gusanos planos (tenia) Gusanos (áscaris)

Vías de transmisión de patógenosDP/PAU

Vía de transmisión Ejemplo de patógeno

Aire Gripe (virus)

Contacto directo (fluidos) Herpes (virus), sífilis (bacteria)

Ingestión Salmonela (bacteria), tenia (gusano plano)

Cortes en la piel Tétanos (bacteria)

Sangre SIDA (virus), hepatitis (virus)

Vectores animales Rabia (virus), malaria (protozoo)

Proceso de infecciónPAU

Una vez expuestos a un patógeno, la infección serealiza en pasos sucesivos:

- Entrada: Puede tener lugar por diferentes víasy precisa de la adherencia del patógeno a las célulasdel epitelio de la mucosa o de la piel y su posteriorinvasión. Para ello reconoce receptores específicossituados en la superficie de las células del hospedador.

- Colonización y multiplicación: El númeroinicial de microorganismos es insuficiente para causardaño al hospedador, por lo que debe multiplicarse. Sise multiplica en las células epiteliales la infección essuperficial, y si pasa a la circulación sanguínea essistémica.

- Establecimiento de la virulencia: Capacidadde un microorganismo para causar una enfermedad.Los mecanismos para causar daño son la invasividad(proliferación del microorganismo dentro o sobre lostejidos) y la toxicidad (producción de toxinas).

- Transmisión: Paso a otros individuos mediantediferentes vías, ya sean directas (saliva) o indirectas(objeto).

Patogenicidad con especificidad a nivel de especieDP

Los patógenos están frecuentemente muy especializados en un estrechomargen de posibles hospedadores.

Así, hay virus específicos para aves, paracerdos y para bacterias, por ejemplo.También, hay bacterias patógenas solopara los humanos. Los humanos somoslos únicos organismos susceptibles detales patógenos causantes de la sífilis o lapolio, mientras que somos resistentes,por ejemplo, al virus del moquillo canino.

La bacteria Mycobacterium tuberculosis causantede la tuberculosis, no provoca esta enfermedaden ranas, dado que difícilmente alcanzan latemperatura de 37 ºC necesaria para queprolifere la bacteria.

Ratas inyectadas con la toxina de la difteria noenferman, dado que sus células carecen en susuperficie del receptor que interacciona con ella.

IMAGEN: img.yasalud.com

IMAGEN: familyvet.com

Esta especificidad a nivel de especie, se debe a que cada organismocuenta con moléculas únicas en la superficie de sus células, las cuálesson reconocidas por los patógenos propios de la especie.

La zoonosis es cualquier enfermedad que puede transmitirse deanimales a seres humanos, es decir, un patógeno que ha cruzado labarrera de especie.

La zoonosis constituye un problema emergente de salud global. La gripeaviar, la plaga de la peste bubónica, la enfermedad de Lyme o el virusdel Nilo occidental, son todas enfermedades zoonóticas.

IMA

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N: czc.h

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ai.ac.jp


El principal factor responsable delincremento observado en laaparición de este tipo deenfermedades zoonóticas, es elaumento del contacto entre loshumanos y los animales, ya sea alinterrumpir sus hábitats o al estar enestrecho contacto con el ganado.

En Malasia a finales de los años 90,la cría intensiva de cerdos en elhábitat de murciélagos infectadoscon el virus Nipah, provocó quedicho virus pasara de losmurciélagos a los cerdos y de estosa los humanos, provocando 100muertes.

Conclusión: los patógenos puedenser específicos de la especie, perootros pueden superar las barrerasentre especies. IMAGEN: ddc.arte.tv

IMAGEN: 2.bp.blogspot.com

Video1


Sistema de defensa = Sistema inmunitarioDP/PAU

Los seres vivos tienen diferentes mecanismos para defenderse contra losnumerosos agentes patógenos que les rodean, bien impidiendo suentrada, o bien, en el caso de que esta se produzca, destruyéndolos.

Estos mecanismos son las defensas orgánicas externas (barreraspasivas) como 1ª línea defensiva y las internas (sistema inmunitario)tanto inespecíficas ( como 2ª línea) como específicas (como 3ª línea).

Mecanismosdefensivos

Inespecíficos

Específico: 3ª línea defensa (interna)

1ª líneadefensa

(externa)

Barreras físico/mecánicasBarreras químicas

Barreras microbiológicas

2ª líneadefensa

(interna)

FagocitosRespuesta inflamatoria

Sistema de complementoInterferón

Coagulación

Linfocitos B

Linfocitos T

Sistemainmunitario

Líneas de defensa frente a organismos patógenosDP/PAU

Inespecíficos

RESPUESTA INFLAMATORIA

Contra

Contra daños en las barreras externas

W1 Pearson Education

Específico

Contra


COAGULACIÓN SANGUÍNEA

Contra daños en los vasos sanguíneos

Respuesta inespecífica: 1ª defensaDP/PAU

Los mecanismos físicosson las barreras naturales,esencialmente la piel ylas mucosas, que nosolamente actúan aislandoal individuo del exterior,sino que también poseencapacidad bactericida yelementos promotores dela inflamación.

Los mecanismos químicos incluyen diversas secreciones que destruyen oimpiden el desarrollo de los gérmenes, como el sudor, secreciones ácidasdel estómago y vagina, la lisozima de lágrimas y saliva.

Los mecanismos microbiológicos son la flora bacteriana autóctona quese desarrolla en simbiosis en distintas partes del organismo (intestino,boca, piel, etc.), y produce sustancias que impiden el desarrollo deorganismos patógenos y compite con ellos por los nutrientes.

La piel consta de 3 capas con funciones bien diferenciadas:La epidermis, la más superficial y formada por células muertas que estáncontinuamente desprendiéndose y siendo remplazadas por célulasfabricadas en la hipodermis, y la dermis, que posee una importante redde vasos linfáticos y sanguíneos, y donde se encuentran células confunciones inmunológicas.

Respuesta inespecífica: Barreras físicas (1ª defensa)DP/PAU

IMAGEN: t0.gstatic.com

IMAGEN: aloevera.saludisima.com

IMAGEN: aloevera.saludisima.com

Esta capa resistente e impermeable, proporciona una barrera física frentea la entrada de patógenos.

Las glándulas sebáceas de los folículos pilosos secretan sebo (ácidosgrasos), que mantiene la piel húmeda y genera un pH ligeramente ácido,lo que inhibe el crecimiento de los microorganismos.


El sudor secretado por las glándulassudoríparas también ayuda a generar elpH ácido de la piel.

Posee un floraautóctona que tambiénimpide el crecimiento deotros microorganismos.

Los cortes en la pielson sellados por lacoagulación de lasangre.

Las mucosas son membranas de tejido epitelial, más delgadas y blandas quela piel, y que recubren las paredes internas de los órganos que comunican conel exterior a través de los orificios naturales del cuerpo, como por ejemplo, lasque se sitúan en la boca, tracto respiratorio y urogenital.

W2 Skoool

Contienen numerosas glándulas que segregan un mucus pegajoso deglucoproteínas con capacidad para atrapar los gérmenes o partículas.

La mucosa respiratoria está tapizada de cilios que empujan los gérmenes ypartículas capturados hasta el tubo digestivo para ser expulsados con las heces.

La mucosa conjuntiva produce lágrimas ricas en lisozima, una enzima querompe la pared de las bacterias (función antiséptica).

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La mucosa gastrointestinal produce saliva y HCl, y contieneflora autóctona.



Inespecíficos


Contra Contra




El sistema inmunitario constituye la defensa interna del organismo y se poneen funcionamiento cuando un patógeno atraviesa la primera línea defensiva. Lareacción del sistema inmunitario ante la entrada de un antígeno constituye ladenominada respuesta inmunitaria que puede ser tanto inespecífica (innata)como específica (adaptativa).

La respuesta innata es la 2ªlínea defensiva del organismo.Actúa contra cualquier sustanciao agente extraño que logrepenetrar dentro del organismo,por lo que es inespecífica.

La respuesta adaptativa es la3ª línea defensiva del organismoy solo actúa contra el antígenoque la ha provocado, por lo quees específica.

Respuesta inespecífica: Fagocitos (2ª línea defensa)DP/PAU

Si los microorganismos atraviesan las barreras físicas que constituyen lapiel y las membranas mucosas, y penetran en el cuerpo, los leucocitos oglóbulos blancos proporcionan la siguiente línea de defensa.

Existen diferentes tipos de glóbulos blancos con diferentes funciones.

IMAGEN: anatomiahumana.ucv.cl/morfo2/fotos1/sangre2.gif

Unos de ellos, losmonocitos, que seencuentran en el torrentecirculatorio, y losmacrófagos (monocitosque abandonan el torrentecirculatorio hacia los focosde infección) tienencapacidad fagocítica(fagocitos).

La ingestión depatógenos por parte delos leucocitos fagocíticosproporciona inmunidadno específica frente a lasenfermedades.IMAGEN: yellowtang.org

Fagocitos engullen cuerpos extraños por FAGOCITOSIS:

- Endocitan al agente extraño, introduciéndolo en un fagosoma.

- Los lisosomas generados en el aparato de Golgi, son vesículas cargadasde lisozimas (enzimas hidrolíticas).

- Los lisosomas se fusionan con el fagosoma, liberando las lisozimas paradigirir al microbio en el fagolisosoma.

- Los restos de la digestiónson expulsados por exocitosis.

Video2

W1 Pearson Education IMAGEN: encrypted-tbn3.gstatic.com

Respuesta inespecífica: Fagocitos (2ª línea defensa)DP/PAU

Su nombre se debe a que complementa y amplifica la acción de losanticuerpos en la respuesta inmune específica.

Sistema de más de 30 componentes, en los que destacan 21 proteínasplasmáticas del grupo de las globulinas, que se sintetizan en el hígado yque están inactivas en el suero, pero que ante la presencia, porejemplo, de un microorganismo, se activan rápidamente de manerasecuencial.

Sus funciones biológicas son:

- Inicio y amplificación de larespuesta inflamatoria (1, 2 y 3).

- Activación de los macrófagos (4 y 5).

- Destrucción o lisis celular (6 y 7).

- Opsonización (8).

Respuesta inespecífica: Sistema de complementoPAU


La activación del complemento puedeiniciarse por dos vías: la vía clásica yla vía alternativa. La vía clásica seactiva por la unión antígeno-anticuerpo,mientras que la vía alternativa se activapor productos bacterianos.

Respuesta inespecífica: Sistema de complementoPAU

Animación1

Líneas de defensa frente a organismos patógenosPAU

Inespecíficos


Contra


Contra




Respuesta inespecífica: Respuesta inflamatoriaPAU


Cuando una sustancia extraña atraviesa la primera línea defensiva, elsistema inmunitario pone en funcionamiento un mecanismo defensivo:la reacción inflamatoria.

La reacción inflamatoria es un mecanismo local e inespecífico quetienen como finalidad aislar, inactivar y destruir los agentes agresores yrestaurar la zonas dañadas. Presenta 4 síntomas característicos: calor,rubor (enrojecimiento), dolor y tumor ( hinchazón).

IMAGEN: faros.hsjdbcn.org

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Las células que intervienen principalmente, son los fagocitos, que seactivan ante la entrada de un agente extraño y fagocitan a losinvasores, muriendo muchos de ellos en el proceso (pus).

Las etapas de la reacción inflamatoria son:


Estímulo desencadenante:Suele ser la entrada de ungermen o de una sustanciaextraña.

Producción de mediadores de lainflamación: Las células lesionadas yalgunos glóbulos blancos (mastocitos),liberan mediadores, como lahistamina, la serotonina y loscomponentes del complemento,responsables de la vasodilatación,aumento de la permeabilidad,diapédesis, migración y activación delos fagocitos.

El complemento se activa mediantela vía alternativa.



Vasodilatación capilar: Los mediadores inflamatorios producen un aumento del flujosanguíneo en la zona, lo que se manifiesta por el enrojecimiento (rubor) y el incrementode calor en la zona.

Aumento permeabilidadcapilar: Los mediadoresinflamatorios provocan que lascélulas endoteliales seretraigan, facilitando la salidaanticuerpos, componentes delcomplemento, enzimas, etc.,hacia el tejido dañado,originando un edema(hinchazón) que ejerce unapresión sobre las terminacionesnerviosas, causando el dolor dela inflamación

Diapédesis: Una de las consecuenciasdel aumento de la permeabilidad capilares la salida de los fagocitos hacia eltejido dañado.




Quimiotaxis: Los fagocitos sonatraídos hacia el foco deinfección por diversas sustanciasquímicas. El proceso se favorececon la opsonización por elsistema de complemento.

Fagocitosis: Los fagocitosactivados engullen a losmicroorganismos, formando lapus, además de secretarcitocinas, como la interleuquina-1/6, y el factor de necrosistumoral. Estas moléculas actúansobre el hipotálamo, queprovoca el aumento de latemperatura corporal (fiebre). Video3


Inespecíficos


Contra


Contra




Respuesta inespecífica: Interferón (2ª línea defensa)PAU

Son glucoproteínas producidas naturalmente por muchos tipos celularesen respuesta a una infección vírica o incluso por células tumorales.

Se unen a receptores superficiales de células vecinas sanas, estimulando:

- Que activen enzimasdegradadoras del ácidonucleico del virus.

- Que inhiban la síntesis deproteínas virales.

- Que incrementen elnúmero de proteínaspresentadoras del antígenoviral (MHC-I), estimulandosu eliminación por linfocitosT citotóxicos.


Inespecíficos


Contra




Los cortes en la piel son sellados por la coagulaciónsanguínea. Así, cuando un corte en la piel afecta laintegridad de las paredes de los vasos sanguíneos, seponen en marcha una serie de mecanismos que tienden a:

- Limitar la pérdida de sangre mediante lavasoconstricción local del vaso,

- Depositar y agregar plaquetas,

- Coagular la sangre.

Respuesta inespecífica: Coagulación de la sangreDP/PAU

Se denomina coagulación al proceso, por el cual, la sangre pierde su

estado líquido, tornándose similar a un gel en primera instancia y luegosólida, sin experimentar un verdadero cambio de estado.

Ca2+

El fibrinógeno y la protrombina son

proteínas de la sangre fabricadas por el

hígado. La vitamina K es necesaria

para la producción de protrombina.

Los factores de coagulación y los iones

Ca2+ provocan la transformación en el

tejido dañado de la protrombina en su

forma activa, la enzima trombina.

La trombina causa la rápida conversión

del fibrinónego soluble en fibrina

(proteína fibrosa), que se une

formando largas hebras insolubles

de fibrina que atrapan las células

sanguíneas y plaquetas.

El proceso solo ocurre si las plaquetas liberan los factores decoagulación (existen al menos 12 de ellos), comenzando una reacción en

cascada que culmina con la rápida producción de la enzima trombina.

Video4

Respuesta inespecífica: Coagulación de la sangreDP/PAU

APLICACIÓN: Causas y consecuencias coágulos coronariosDP

En pacientes con enfermedades coronarias, pueden algunas veces

formarse coágulos sanguíneos en las arterias coronarias, las cualesaportan el oxígeno y los nutrientes necesarios para que las células del

músculo cardíaco realicen la respiración celular.

La trombosis coronaria es la formación de coágulos de sangre en las

arterias coronarias.

IMAGEN: igehrprodtim.med3000.com

Si las arterias coronarias llegan a bloquearse por un coágulo de sangre,parte del corazón quedará privado de oxígeno y nutrientes, por lo que lascélulas musculares cardíacas no serán capaces de producir suficiente ATPpor respiración celular, por lo que sus concentraciones se hacen irregularesy descoordinadas, sufriendo la pared del corazón unos tembloresdenominados fibrilación, que no bombean sangre de forma efectiva, locual puede ser fatal.

IMAGEN: itaca.edu.esIMAGEN: medicinainterna.wikispaces.com


La aterosclerosis causa la oclusión de las arterias coronarias, aldesarrollarse una placa de ateroma en la pared endotelial de la arteria, quese endurece. Esta placa puede romperse, incrementando el riesgo de unatrombosis coronaria (imagen).

- Tabaco

- Colesterol en sangre alto

- Presión sanguínea alta

- Diabetes

- Obesidad

- Sedentarismo

Hay factores bien conocidosque se encuentrancorrelacionados con unincremento del riesgo desufrir una trombosiscoronaria y un ataquecardíaco:

IMAGEN: scielo.isciii.es

IMAGEN: medicinasnaturistas.com

W3 Physical examination Central of Sichuan


Invasión

microbios

(patógenos)

Defensas externas

(1ª línea defensiva)

PielMucosasSecreciones Flora bacteriana

INMUNIDAD INNATA

Rápidas respuestas a un

amplio rango de

microorganismos (inespecífico)

INMUNIDAD ADQUIRIDA

Respuestas más lentas

a microorganismos

específicos

Defensas internas


FagocitosRespuesta inflamatoriaInterferónSistema de ComplementoCoagulación

Respuesta Humoral

(anticuerpos)

Respuesta Celular

(Linfocitos citotóxicos)

Conjunto de respuestas inespecíficasDP/PAU


Específico

Respuesta específica: Linfocitos (3ª línea defensa)DP/PAU

Contra




Respuesta inmunitaria e inmunidadDP/PAU

Respuesta inmunitaria: Conjunto de mecanismos que permiten al servivo reconocer sustancias como extrañas (antígenos) y montar unarespuesta (humoral o celular) para conseguir su eliminación oneutralización.

Inmunidad: Estado de resistencia que poseen ciertos individuos frentea determinadas acciones patógenas de microorganismos o sustanciasextrañas.

Sólo se adquiere tras la respuesta inmunitaria específica primaria yestá mediada por los linfocitos de memoria.

Respuesta específica: 3ª línea defensaDP/PAU

Componentes del sistema inmunitarioPAU

W4 sobre los componentes de la Respuesta Inmunitaria

Componentes del sistema inmunitario: ÓrganosPAU

Componentes del sistema inmunitario: CélulasPAU

Todas las células que participan enla respuesta inmunitaria procedende una célula madre multipotencialen la médula ósea, de la que seoriginarán dos líneas madurativas:mieloide y linfoide.

Componentes del sistema inmunitario: CélulasPAU

Video5

W5 Proyecto Biosfera

Componentes del sistema inmunitario: linfocitosPAU

Componentes del sistema inmunitario: MoléculasPAU

Las células del sistema inmunitario pueden secretar sustancias activascon capacidad de regular la respuesta inmune y la respuesta inflamatoria.

Los linfocitos producenmoléculas de diversanaturaleza denominadas deforma general mediadoressolubles de la inmunidad. Lasmoléculas principales son losanticuerpos y las citocinas,pero además producendiferentes sustancias séricas,como las proteínas delcomplemento, que actúan enprocesos inflamatorios.

Otras moléculas específicas del sistema inmunitario que se encuentran enla superficie de los linfocitos son las MHC-II, moléculas dehistocompatibilidad, en humanos denominadas moléculas HLA.

Componentes del sistema inmunitario: MoléculasPAU

Molécula Descripción

Sistema de Complemento

Conjunto de proteínas séricas que favorecen lainflamación, fagocitosis, la activación de losmacrófagos y la lisis celular.

Citocinas Amplio grupo de moléculas con capacidad de regular larespuesta inmune modulando los procesos deactivación, proliferación y diferenciación de leucocitos.Entre las citocinas destacan el interferón y lasinterleucinas, que sirven como señales decomunicación entre distintos tipos de leucocitos.

Anticuerpos o Inmunoglobulinas

Proteínas globulares producidas por las célulasplasmáticas (linfocitos B) y que reaccionan con losantígenos.

Moléculas de histocompatibilidad

Glucoproteínas localizadas en la superficie de todas lascélulas de los vertebrados, siendo características decada individuo. Existen dos tipos: Clase I y clase II.

Componentes del sistema inmunitarioPAU

Video6

Mecanismo de acción de la respuesta inmune específicaDP/PAU

La respuesta inmunitariaespecífica se produceespecíficamente contraaquel antígeno que ladesencadena, y siemprese desarrolla a lo largo delas siguientes fases:

1) Identificación yreconocimiento delantígeno extraño.

2) Activación de loslinfocitos B y T.

3) Desencadenamiento dela respuesta inmunitaria.

Respuesta CelularDP/PAU

Linfocitos TDP/PAU

Activación de linfocitos T y respuesta celularPAU

1er paso: A diferencia de lo que ocurre con los linfocitos B, los linfocitos T nopueden identificar Ag libres (solubles en el plasma), sino que deben reconocersimultáneamente al Ag extraño y a una molécula propia (el MHC o autoantígeno).

Los linfocitos T reconocen,mediante su receptor de antígenode superficie (TCR), al antígenopresentado por las células APC.

Los Th reconocen además con suglucoproteína CD4 a la moléculaMHC-II presentando al Ag por lasAPC.

Activación de linfocitos T y respuesta celularDP/PAU

Video7


2º paso: Los linfocitos T auxiliares (Th) activados liberan interleucinas para laactivación de los linfocitos T citotóxicos (TC), los cuáles quedan activados para eseantígeno específico.

La citoxicidad consiste en la lisis o destrucción de las células dianas por loslinfocitos Tc, que reconocen con su CD8 a la molécula MHC-I presentando al Agen la superficie de las células infectadas. Tras la unión entre célula diana y ellinfocito Tc, éste segrega unas proteínas llamadas perforinas que perforan lamembrana celular y la célula infectada muere.


Animación2

Los linfocitos Th y Tsdesempeñan una función reguladora del sistemainmunitario para que éste pueda actuar con la máxima eficacia impidiendoacciones inadecuadas.

Respuesta mediada por otros linfocitos TPAU

Respuesta HumoralDP/PAU

Linfocitos BDP/PAU

Los linfocitos B producen anticuerposDP/PAU

Anticuerpos (inmunoglobulinas): Proteína globular

producida por células plasmáticas (linfocitos B diferenciados),

en respuesta a moléculas no reconocidas como propias(antígenos) a las que se une específicamente.

Antígenos: Cualquier molécula no reconocida

como propia por el sistema inmunitario y que

provoca la aparición anticuerpos específicos contra

ellas, desencadenando una respuesta inmunitaria.

Linfocito con antígenos

Naturaleza de los antígenosDP/PAU

Se denominan antígenos sólo a aquellas macromoléculas,fundamentalmente proteínas y lipopolisacáridos complejos, capacesde unirse a un anticuerpo y de iniciar una respuesta inmunitaria,provocando la síntesis de más anticuerpos.

Existen moléculas de menor tamaño, denominadashaptenos, capaces de unirse a anticuerpos pero node desencadenar una respuesta inmunitaria ni laproducción de anticuerpos (no son inmunogénicos).

Por lo general, un antígeno posee en su superficieuno o más fragmentos reconocibles por unanticuerpo, denominados epitopos odeterminantes antigénicos.

El complejo de unión Ag-Ac seforma a partir de lacomplementariedad existenteentre el epitopo del antígeno yel paratopo del anticuerpo.

Naturaleza de los antígenosPAU

Funciones de los anticuerposDP/PAU

2. Aglutinación

5. Citoxicidad celular mediada por anticuerpos

1. Activación del complemento

6. Inflamación3. Opsonización

4. Neutralización

Se unen a los antígenos en la

superficie de los patógenos, formando

agregados que sedimentan

fácilmente, y favorece su fagocitosis

Recubren el patógeno

estimulando su fagocitocis, ya que

facilitan la adhesión a la

superficie de los macrófagos

Bloquean los sitios de unión de los

patógenos y de sus toxinas a sus células

hospedadoras

Se unen a las células dianas provocando su destrucción por células no específicas del sistema inmune

Su unión a los patógenos activa el sistema de complemento mediante la ruta clásica, formando el “Complejo de Ataque a Membrana” que provoca la lisis celular

Atraen a células fagocíticas hasta los focos de inflamación

Los anticuerpos ayudan a destruir a los patógenos.

APLICACIÓN: Antígenos en la transfusión sanguíneaDP

Los grupos sanguíneos se basan en la presencia o ausencia de ciertostipos de antígenos en la superficie de los glóbulos rojos. Su conocimientoes importante para llevar a cabo una transfusión, donde un pacienterecibe sangre de un donador.

El sistema de grupos sanguíneos ABO y el grupo Rh (Rhesus) son los dossistemas de antígenos más importantes en la transfusión sanguínea.

Una posibleincompatibilidadentre el donadory el receptorpuede provocaruna respuestainmunitaria.

Los fenotipos A, B y O tienen en común una secuencia antigénica básicadenominada antígeno H.

En los grupos A y B, esteantígeno H está modificadopor la adición de unamolécula adicional. Si estamolécula adicional esgalactosa, resulta elantígeno B, pero si es N-acetil galactosamina,resulta el antígeno A. Elgrupo sanguíneo ABpresenta ambos tipos deantígenos.

Si un receptor recibe una transfusión con el grupo incorrecto, provoca unarespuesta inmunitaria denominada aglutinación, seguida de unahemolisis donde los glóbulos rojos son destruidos y la sangre puedecoagular en los vasos sanguíneos.

IMAGEN: trasplantealdia.pulsointeractivo.com


Para determinar el grupo sanguíneo de una persona, se mezcla distintasmuestras de su sangre con diferentes anticuerpos.

En la imagen se muestra la reacción entre diferentes tipos de sangre(columnas) con diferentes sueros con anticuerpos (filas).

La sangre grupo A tieneantígeno A en la superficie desus glóbulos rojos, mientrasque la sangre grupo B tieneantígenos B. Así, la sangre tipoA aglutina con suero conanticuerpos anti-A, mientrasque la sangre tipo B aglutinacon el suero anti-B.

La sangre tipo O no tiene niantígenos A ni B, por lo que elsuero anti-AB aglutina a todoslos tipos de sangre excepto altipo O, mientras que el sueroanti-O no aglutina a ninguno.

IMAGEN: trasplantealdia.pulsointeractivo.com


Estructura de los anticuerpos/inmunoglobulinasDP/PAU

Los anticuerpos son glucoproteínas plasmáticas globulares, llamadasinmunoglobulinas, producidas por las células plasmáticas (linfocitos Bactivados).

Son proteínas de elevado pesomolecular, formadas por 4 cadenaspolipeptídicas. Dos de ellas sedenominan pesadas o cadenas H, yambas poseen una cadena glucídicaunida covalentemente. Las otras dos,de menor tamaño, se denominancadenas ligeras o cadenas L.

Las cadenas pesadas están unidas entre sí por dos puentes disulfurointercatenarios aunque su número puede ser distinto dependiendo del tipode inmunoglobulina. Esta zona donde se encuentran los puentesintercatenarios es muy flexible y constituye la zona bisagra, que es pordonde se deforman estas moléculas cuando se unen al antígeno.

Las cadenas ligeras se unen a las cadenaspesadas mediante un puente disulfurointercatenario.

Estructura de los anticuerpos/inmunoglobulinasPAU

Las cadenas tanto ligeras como pesadas presentan dos regionesdiferenciadas: la fracción variable (VL y VH) donde se localiza elparatopo o región hipervariable y es responsable de reconocer y unirseal antígeno, y la fracción constante (CL y CH) responsable de unirse a lascélulas del sistema inmune para activarlas.

En vertebrados superiores existen 2 tipos diferentes de cadenas ligeras(kappa o lambda), siendo del mismo tipo las dos cadenas ligeras queforman una misma molécula de inmunoglobulina. Sin embargo, existen 5tipos diferentes de cadenas pesadas (alfa, delta, épsilon, gamma ymu), que darán lugar a los cinco isotopos de inmunoglobulinas que existen(IgA, IgD, IgE, IgG, IgM).

Región variable (V) determina especificidad

Región constante (C)

Estructura de los anticuerpos/inmunoglobulinasPAU

Al tratar una inmunoglobulina con la enzima papaína, se produce la rupturaespecífica de las cadenas pesadas y se obtienen tres fragmentos: unodenominado Fragmento cristalizable (Fc), que se corresponde con lafracción constante de las cadenas pesadas y que define la actividad biológica,y otros dos fragmentos denominados cada uno de ellos Fragmento deunión al antígeno (Fab), que se corresponde con la fracción variable y unaparte de constante de ambos tipos de cadenas y que es por donde lamolécula se une a los antígenos.

Estructura de los anticuerpos/inmunoglobulinasDP/PAU

W8 DNATube

Función de los anticuerpos/inmunoglobulinasDP/PAU

Clase Abundanciasuero

Localización Función

IgA 10-15% Mucosa del tracto gastrointestinal,respiratorio y urogenital. Tambiénpresente en saliva, lágrimas y leche.

Previene la colonización porpatógenos.

IgD 0.2% Membrana de los linfocitos B comoparte de su receptor (BCR).

Participa en la respuestainmune inicial.

IgE <IgD Piel Implicada en reaccionesalérgicas y procesosparasitarios. Su interacción conbasófilos y mastocitos provocala liberación de histamina.

IgG 80% Sangre y la leche materna. Concapacidad para atravesar laplacenta.

Principal inmunoglobulina de lainmunidad adquirida,proporcionando resistencia alargo plazo.

IgM 5-10% Como monómero, en la membranade los linfocitos B como parte de sureceptor (BCR), y como pentámero,se localiza en el suero.

Primer anticuerpo en sangredurante la respuesta primaria.

Producción de anticuerpos: Selección clonalDP/PAU

Selección y clonacióndel linfocito correctoen el órgano linfoidesecundario.

Células plasmáticasliberan anticuerposen la sangre.

Células de memoriaen órganoslinfoides para lapróxima infección.

Whfreeman-Respuesta Humoral

El principio de Desafío yRespuesta ha sido usado paraexplicar cómo el sistemainmunitario es capaz de producir lagran cantidad de anticuerposespecíficos que se necesitan paracombatir la infección, a la vez queevita producir cualquiera de loscientos de miles de los otrosanticuerpos que podrían producirse.

Los antígenos en lasuperficie de los patógenosson el desafío, mientrasque el conjunto de procesosimplicados en la respuestahumoral constituyen larespuesta.


Células de memoria (Inmunización)

Respuesta humoral

Selección y clonación del linfocito correcto

Células plasmáticas

producen anticuerposa la sangre

Video8

Activación de linfocitos B y producción de anticuerposDP/PAU

1er paso: Los macrófagos o células presentadora de antígeno (APC) fagocitan alpatógeno y presentan mediante moléculas MHC-II fragmentos del Ag para laactivación de células T auxiliares (Th) mediante liberación de citocinas(interleucinas-1).

De todos los linfocitos Tauxiliares que existen, solouno tiene el receptor TCRen su superficie quereconoce específicamente alAg presentado por la APC.

linfocito B inactivo

Linfocito Th

activado

interleucinas

De nuevo, de todos los linfocitos B existentes, solo se activará el que presente ensu superficie el mismo Ag que para el que la célula Th fue activada.

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Activación de linfocitos B y producción de anticuerposDP/PAU


Los linfocitos B activados se dividirán muchas veces por mitosis, generandoun clon de células plasmáticas que producen el mismo tipo de anticuerpo.Este proceso de generación de un gran número de células plasmáticasproductoras del mismo tipo de anticuerpo específico se denominaselección clonal.

Si el mismo patógeno vuelve a penetrar en el organismo, se activan loslinfocitos de memoria, respondiendo muy rápidamente mediante laproducción de anticuerpos específicos contra el mismo.

Un reducido número delinfocitos B se conviertenen linfocitos B dememoria, que sonresponsables de lamemoria inmunológicaal persistir de formainactiva durante muchotiempo una vez hafinalizado la infección.

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Producción de anticuerpos: Células plasmáticasDP/PAU

Las células plasmáticas son linfocitosB maduros responsables de larespuesta humoral que secretan ungran número de anticuerpos durante larespuesta inmunitaria. Estas célulastienen un inusualmente desarrolladoRetículo Endoplásmico Rugoso (RER),orgánulo implicado en la síntesis,modificación y transporte de proteínas,en este caso, los anticuerpos.

Otra característica de las célulasplasmáticas, es que expresan un menornúmero de genes, al estar dedicadas ala producción del mismo tipo deproteína. Esto explica el patrón detinción que se observa en su núcleo,con una mayor proporción deheterocromatina (ADN que no seexpresa).

Producción de anticuerpos: Selección POLIclonalDP/PAU

Cuando un antígeno induce la producción de anticuerpos se forman una granvariabilidad de éstos frente a cada uno de los diferentes epitopos del antígeno.Por ello decimos que estos anticuerpos son policlonales debido a que sonmuchos y muy diversos clones linfocitarios los que se activan y diferencian.

Este fenómeno es de gran utilidadbiológica ya que ofrecen una ampliabarrera de protección del organismo.

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Anticuerpos monoclonalesDP

Los antisueros policlonales poseen una gran heterogeneidad estructural yfuncional, lo que hace que no puedan ser utilizados en el laboratorio.

Este problema fue solucionadopor tres investigadoresque consiguieron la producciónde anticuerpos monoespecíficos,conocidos como anticuerposmonoclonales.

Con ello se abrió un ampliocampo en Biología y Medicinapuesto que estos anticuerposson de gran utilidad debido a lacapacidad de reconocer a tansolo uno de los epitopos deun antígeno, pudiendo serusados en terapia y endiagnóstico.

Producción de anticuerpos monoclonalesDP

Estas células plasmáticas seextraen del bazo del ratón, perode todas ellas, solo un tipoproducirá el anticuerpo deseado.

Estas células plasmáticas sefusionan con una célula de grancapacidad de división (célulastumorales de mieloma), formandoun hibridoma que posee lainformación genética necesariapara la síntesis del anticuerpodeseado, que le aporta la célulaB, y una activa capacidad desíntesis proteica y demultiplicación que le aporta lascélulas del mieloma.

El método seguido para la producción de un clon de células que fabriquenestos anticuerpos, comienza con la inyección a un ratón u otro mamífero,del antígeno que se quiere que reconozca.

En respuesta a este desafío el sistema inmunológico del ratón producirálinfocitos B capaces de producir el anticuerpo deseado.

Producción de anticuerpos monoclonalesDP

Se producen muchos hibridomasdiferentes, los cuáles debenprobarse para encontrar el queproduce el anticuerpo requerido.

Una vez identificado la célula dehibridoma deseada, se deja quese divida para formar un clon decélulas, que posteriormente enun fermentador producirángrandes cantidades delanticuerpo monoclonal.

Las preparaciones deanticuerpos monoclonales solocontienen un único tipo deanticuerpo derivados de unmismo clon de linfocitos B.

El polientilenglicol (PEG) es un detergente que provoca que las célulastumorales y los linfocitos B se fusionen.

La selección de hibridomas se realiza en el medio de cultivo selectivo HAT.

W9 de Sumanasinc Animación5

En medicina, gracias a la gran especificidad y capacidad prácticamenteilimitada de los anticuerpos monoclonales para reconocer cualquierestructura química, permite el diagnóstico mediante la detección dehormonas, enfermedades infecciosas como la malaria o el VIH,marcadores tumorales, etc.

Uso de los anticuerpos monoclonalesDP

También se emplean en el tratamiento de enfermedades autoinmunes comola artritis reumatoide, el cáncer o para evitar el rechazo tras un trasplante.También como tratamiento de emergencia contra el virus de la rabia,inyectándose en la zona infectada anticuerpos monoclonales específicoscontra el virus de la rabia, impidiendo su entrada y replicación en las célulasmusculares.

Uso de anticuerpos monoclonales en el diagnósticoDP

Los anticuerpos monoclonales se usan en una amplia variedad de tests opruebas de diagnóstico, incluidos los tests para los anticuerpos VIH y eltest de embarazo.

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Las pruebas de embarazo contienenanticuerpos monoclonales que detectanla hormona gonadotropina coriónicahumana (HCG), producida únicamentedurante el embarazo por el embrión endesarrollo al comienzo, y por laplacenta posteriormente.

La hormona HCG está presente aniveles detectables en la orina de unamujer que esté embarazada,posibilitando su detección.

http://www.youtube.com/watch?v=QuN0Z65sp5c

http://www.clearblue.info/uk/hptanimation.php

APLICACIÓN: Uso de anticuerpos monoclonales enlos kits de embarazoDP

La tira del test tiene 3 zonas:

- La zona de reacción contiene anticuerpos monoclonales contra HCG libresunidos a una enzima capaz de actuar sobre un sustrato dando lugar a unproducto con color.

- La zona de test contiene otros anticuerpos contra HCG inmovilizados, asícomo el sustrato de la enzima.

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IMAGEN: quimicosonador.files.wordpress.com

- La zona de control contieneanticuerpos inmovilizados contralos anticuerpos monoclonales dela zona de reacción.

El resultado es negativo si solo aparece coloren la zona de control, dado que no hay HCG, ypor tanto no se retiene el anticuerpo monoclonalcon la enzima unida en la zona de test.

El resultado es positivo cuando aparece colortanto en la zona de control como en la zona detest, dado que al haber HCG, el anticuerpoinmovilizado la zona de test retiene al anticuerpomonoclonal con la enzima unida que a su vez seencuentra unido a la HCG.

IMAGEN: fidetest.com

El resultado esnulo si noaparece color enla zona decontrol.

IMAGEN: http://mifarmaciaonline.es

APLICACIÓN: Uso de anticuerpos monoclonales enlos kits de embarazoDP

Uso de anticuerpos monoclonales en el diagnósticoDP/PAU

Cuando un sujeto presenta anticuerpos frente al virus del SIDA se diceque es seropositivo, es decir, que el sujeto ha entrado en contacto conel VIH y está infectado por él por lo que debe considerarse portador delvirus y por lo tanto lo puede transmitir a otras personas.

Sin embargo, se dice que unapersona padece (enfermo) elSIDA cuando su organismo,debido a la inmunodeficienciaprovocada por el VIH, no escapaz de ofrecer una respuestainmune adecuada contra lasinfecciones que aquejan a losseres humanos.

Una persona infectada por el VIHes seropositiva y pasa adesarrollar un cuadro de SIDAcuando su nivel de linfocitos TCD4 desciende por debajo de200 células por mililitro desangre.

Tema 12. Fisiología Animal &...

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